Внутренние напряжения в волокнах релаксация

Одновременно с уменьшением внутренних напряжений и релаксацией макромолекулярных звеньев уменьшается ориентация целых макромолекул или их звеньев вдоль оси волокна. [c.88]

Существует возможность снизить хрупкость волокон, изменив спектр релаксации внутренних напряжений за счет частичной пластификации полимера, как это делают, например, при обработке глицерином целлофана (целлюлозной пленки, получаемой из вискозы). Однако это одновременно приводит к увеличению необратимой деформации волокна при растяжении, что крайне невыгодно. [c.282]

Большое значение приобретают работы по изучению границы раздела стеклянное волокно — связующее и визуализации явлений на межфазной поверхности [55—58]. Перспективно для этих исследований применение электронного микроскопа, особенно сканирующего [58]. Несомненный интерес имеют работы, связанные с изучением внутренних напряжений в стеклопластиках (см. гл. IV), влиянием аппретов па релаксацию напряжений [88 89, с. 18]. Однако следует признать, что наиболее важными факторами, определяющими надежность, долговечность и прочностные свойства стеклопластиков, являются адгезионная прочность на поверхности раздела стекло — связующее и способность компонентов композиции к химическому взаимодействию. У подавляющего большинства исследователей это не вызывает сомнений [11, 14, 15, 17, 59, 60, 70, 93, 94]. Но даже теперь, когда созданы веще- [c.334]

Естественно предположить, что релаксация возникшего в волокне напряжения сопровождается работой, затрачиваемой на преодоление внутреннего трения. Поскольку релаксация напряжения происходит при постоянстве заданной деформации, такое перемещение отдельных участков цепи должно означать переход от средних к очень большим периодам релаксации, или к течению, в результате чего после снятия напряжения волокно обнаруживает в той или иной мере потерю способности к восстановлению своих эластических свойств. [c.273]

Необходимо отмстить, что при формовании и последующем охлаждении в образцах (таблетках, пленках или волокнах) могут возникнуть и сохраниться внутренние напряжения или структурные изменения (особенно в случае кристаллизующихся полимеров). Тогда при нагревании в полимере разовьются релаксационные процессы, и на термомеханич. кривых появятся особенности (чаще всего минимумы), не характерные для самого изучаемого вещества. Поэтому образцы формуют в режиме течения полимера и условиях полной релаксации внутренних напряжений. Требуемое для этого повышение темп-ры или длительности формования может, в свою очередь, приводить к химич. изменениям полимера, что следует иметь в виду, поскольку они также заметно влияют на форму термомеханич. кривой. Необходимо также учитывать влияние режима охлаждения сформованных образцов (особенно в случае кристаллизующихся полимеров) на результаты Т. и. В случае порошкообразных полимеров способ формования особенно сильно влияет на результаты Т. и., однако установ- [c.311]

Условия ориентации и степень вытяжки различны для волокон из разных полимеров. Термическая обработка (кипячение в воде, выдержка в атмосфере водяных паров или горячего воздуха) обеспечивает релаксацию внутренних напряжений в волокне, уменьшение усадки и улучшение эксплуатационных свойств. [c.319]

Релаксация — уменьщение внутреннего напряжения с изменением ориентации молекул волокна. — Прим. редактора. [c.83]

При химическом гофрировании волокно (чаще после резки, но иногда и в жгуте) помещают в ванну, где оно набухает, затем его промывают и сушат. Извитость образуется вследствие неравномерной по длине усадки волокна, возникающей в результате снятия внутренних напряжений (релаксация макромолекул). Жгут обычно обрабатывают веществами, вызывающими набухание волокна, когда он находится под натяжением промывается жгут в ненапряженном состоянии. В качестве веществ, [c.172]

При нагревании полиакрилонитрильные волокна желтеют особенно быстро, если в макромолекуле содержатся карбоксильные или другие группы, легко отщепляющиеся при нагревании или легко окисляющиеся. Надмолекулярная структура полиакрилонитрильных волокон при тепловых обработках изменяется так же, как у других синтетических волокон (уплотнение и кристаллизация, релаксация внутренних напряжений, повышение формоустойчивости). Фиксация волокна при термообработке в присутствии водяного пара происходит быстрее, чем в нагретом сухом воздухе. [c.310]

Чем больше внешние силы, противодействующие свободной релаксации внутренних напряжений, тем меньше усадка волокон и дезориентация макромолекул. При увеличении внешних сил (натяжения) до значений, соответствующих внутренним релаксационным напряжениям, усадка практически приближается к нулю. При этом ориентация макромолекул не снижается, а даже начинает возрастать за счет постоянного воздействия внешних механических сил и перераспределения внутренних напряжений по длине волокна. [c.88]

Величина внутренних напряжений на кривой ИН зависит от условий формования волокна, кратности и температуры вытягивания, но в основном на Омакс, а следовательно, и на модуль эластичности Мд оказывают влияние условия релаксации макромолекул при тепловой или пластификационной обработке. [c.103]

Следует заметить, что щелочная обработка целлюлозных волокон производится не только с целью облегчения этерификации их. Такая обработка имеет и самостоятельное значение и используется для модификации поверхности волокна (хлопка). Известно, что извитость (спиральность) и плоское строение (некруглое поперечное сечение) этих волокон обусловливают повышенное светорассеяние на поверхности (матовость). Для придания хлопковой пряже большей отражающей способности проводят обработку ее водными растворами едкого натра. Этот процесс, называемый мерсеризацией, вызывает набухание волокон и развертывание спирали, а также скругление поперечного среза, что и обусловливает повышение отражающей поверхности волокна. Такие изменения вызываются не только простым набуханием волокон (сорбцией воды и щелочи) с одновременной релаксацией внутренних напряжений, но и более глубокими, фазовыми превращениями, которые заключаются в необратимом переходе от модификации целлюлоза I к модификации целлюлоза И. [c.135]

Если после частичной релаксации напряжений происходит фиксация полученной структуры путем перевода волокна в состояние с более низкой температурой, скорость релаксационных процессов резко замедляется. В результате уменьшения молекулярной подвижности происходит фиксация молекулярных цепей и их участков в положении со случайной и не всегда энергетически выгодной конформацией, что приводит к сохранению в волокнах внутренних напряжений. [c.221]

Последующие процессы получения волокон сводятся к ориентационному вытягиванию нитей, причем в зависимости от метода отверждения жидкой нити и характера исходной системы ориентация полимера по времени полностью или частично совмещается со стадией отверждения. Формование химических волокон завершается релаксацией внутренних напряжений, возникших на предыдущих стадиях процесса, а в ряде случаев — дополнительной обработкой с целью придания волокнам особой макроструктуры и улучшения их способности к текстильной пер( -работке. [c.68]

Следует заметить, что дополнительные внутренние напряжения в волокне могут возникать и вследствие продолжения процесса кристаллизации, если он не успел завершиться в ходе ориентационной вытяжки. В результате механизм возникновения и спада (релаксация) внутренних напряжений в волокне оказывается достаточно сложным и не может быть пока описан математически с необходимой строгостью. [c.226]

Происходящие при термической обработке ПВС волокон структурные изменения в значительной степени зависят от температурно-временных условий процесса и величин внешних напряжений, действующих на волокна. Наиболее полно изучены процессы термической обработки поливинилспиртовых и других волокон в свободном состоянии, перестройка структуры которых сопровождается значительной усадкой. Ряд исследований также проведен по термической обработке в фиксированном состоянии, т. е. при постоянной длине образца, когда в нем происходят структурные изменения, сопровождающиеся частичной релаксацией внутренних напряжений. [c.247]

Самопроизвольное удлинение полимерных материалов происходит следующим образом. Слабо ориентированное в процессе формования волокно во время снятия термомеханической кривой после расстекловывания не усаживается как обычно (за счет релаксации внутренних напряжений), а удлиняется на 5—10% (нагрузка при этом составляет доли процента от разрывной). При последующем повышении температуры происходит уже усадка волокон, зачастую сопровождающаяся деструкцией полимера. [c.178]

Таким образом, натяжение волокна должно определяться тремя внутренними параметрами системы первый связан с упругой сокращающей силой, обусловленной растяжением макромолекул ПЭ второй определяется релаксацией напряжений, обусловленных продольным ростом кристаллитов. Очевидно, что последний уменьшает натяжение нити. И, наконец, третий параметр обусловлен силами трения, связанными с проскальзыванием выросшего волокна относительно поверхности ротора. [c.100]

Кроме того, в струйке прядильного раствора, из которой образуется волокно, неравномерно (по сечению) протекает релаксация напряжений и соответственно возникает новое неравномерное поле продольных напряжений. В результате этого структура внешних слоев волокна отличается от структуры внутренних слоев большей плотностью и, по-видимому, большей упорядочностью структуры полимера. Наличие радиального градиента концентрации растворителя и осадителя и радиального распределения усилий приводит к созданию направленного изменения структуры волокна от центра к периферии. Кроме того, наличие самой полимерной сетки создает чередующийся порядок элементов структуры в поперечном направлении волокна. У волокон, сформованных в мягких условиях, размер этих элементов равен среднему преимущественному размеру мелких пор, т. е. 50—60 А, который несколько уменьшается от периферии к центру волокна. [c.87]

Анализ формы к,ривых изометрического нагрева позволяет установить тип протекающих физических процессов и сделать некоторые выводы об особенностях поведения волокна при высоких температурах. На рис. 8.9 показаны диаграммы изометрического нагрева для капроновых нитей разной степени вытяжки. Из рисунка видно, что повышение степени вытяжки приводит к законо(мерному повышению напряжения в максимуме кривой (стмакс) и температуры в максимуме (7 макс). Совместный анализ кривых изометрического нагрева позволяет сделать некоторые выводы о влиянии вытяжки на поведение волокон лри напревании. В невытянутом волокне (Я=1) напряжения в максимуме почти не отличаются от исходного. Температура максимума лежит в области 20—25 °С. Во всем диапазоне температур напряжения уменьшаются. Ход кривой ясно показывает, что основными процессами, определяющими поведение волоша при нагревании, являются кристаллизация (поскольку эффект теплового расширения является небольшим) и релаксация напряжения. Эти два процесса являются доминирующими для волокон со степенью вытяжки до 1,8—2,0. Дальнейшая ориентация волокна приводит к усилению влияния кинетического фактора. Напряжение волокна заметно увеличивается при нагревании до 150—170 °С. Но кристаллизация волокна еще может продолжаться. Для высокоориентированных волокон кинетический фактор преобладает над всеми остальными. Увеличение температуры приводит только к расту внутренних напряжений. Заметная релаксация напряжений возможна только после начала плавления и разрушения кристаллитов. [c.237]

Третьей стадией любой тепловой и термопластифицированной обработки химических волокон является закрепление той структуры, которая возникла на первой стадии (релаксация внутренних напряжений, сокращение длины молекул, частичная их дезориентация) и на второй стадии (увеличение размеров и степени регулярности надмолекулярных структурных элементов, образование новых элементов,, общее уплотнение молекулярной структуры волокна, рост суммарной энергии межмолекулярных взаимодействий). [c.95]

В отличие от ранее рассматривавшихся тепловых и термопластифи-кационных обработок химических волокон, сушки и модификации, целью которых было удаление летучих растворителей, придание волокнам новых свойств и релаксация внутренних напряжений, при термофиксации должны быть усилены межмолекулярные взаимодействия для сохранения основных свойств волокон при их дальнейшей эксплуатации. [c.119]

Одновременно с уплотнением молекулярной структуры волокна в процессе тепловой обработки увеличиваются модуль удругости (модуль Юнга) и петлевая прочность волокон. Существенно изменяются также механические показатели технических и кордных нитей, подвергнутых тепловой обработке под натяжением. Получаемые при этом данные противоречивы, так как свойства нитей зависят от пх натяжения и от возможной релаксации внутренних напряжений в условиях прогрева нитей под натяжением. [c.134]

Тот факт, что целлюлозные материалы, в том числе волокна и пленки, представляют собой неравновесные системы (это обстоятельство характерно для большинства полимерных материалов), сказывается на их сорбционных свойствах. Как показано многочисленными исследованиями и особенно работами Джеффриса [21], описанными подробно в гл. 2 и 3, сорбционная способность вискозных волокон резко снижается при последовательном проведении циклов сорбция — десорбция при повышенных температурах. Выше уже отмечалось, что это явление связано с релаксацией внутренних напряжений и с изменением структуры волокна. Интересно рассмотреть механизм этого явления более подробно, поскольку [c.152]

Таким образом, готовое волокно представляет собой систему с неотрелаксированными внутренними напряжениями. При последующем увлажнении волокно стремится восстановить первоначальную структуру (первоначальный объем, который занимал гель при достижении полимером точки стеклования — потери текучести). Требуется продолжительное время или проведение ряда последовательных циклов увлажнения и нагревания во влажном состоянии, чтобы прошел процесс релаксации внутренних напряжений. [c.154]

Для всех полимеров, а осо бенно для жесткоцепных, к которым относится целлюлоза, процессы десорбции растворителя или выделения полимера из раствора-(в частности, при омылении водорастворимых эфиров целлюлозы) сопровождаются ири их относительно быстром проведении фиксацией неравновесного состояния (вследствие стеклования полимера), что соответственно приводит и к возникновению неотрелаксированных внутренних напряжений. Это имеет место, в частности, при производстве В1ИСКозных волокон и при сушке целлюлозных материалов. При последующем увлажнении целлюлозный материал стремится восстановить то состояние, которое он имел перед удалением влаги (в области перехода в стеклообразное состояние). Поэтому искусственные целлюлозные волокна (а также волокна растительного происхождения, подвергшиеся водным обработкам и быстрой сушке) показывают повышенную набухаемость в воде, которая достигает иногда 100— 150 мае. %. Только миогократная тепловлажностная обработка приводит 1К относительно полной релаксации внутренних напряжений и к установлению значений сор- бции, приближающихся к тем, которые дает теоретический расчет, сделанный исходя из предположения об энергетически прочном связывании одного моля воды одним молем гидроксильных групп целлюлозы в аморфном состоянии). Для вискозного волокна, степень кристалличности которого не превышает 30—40%, это отвечает приблизительно поглощению 22—25% воды от массы целлюлозы. [c.226]

Величина внутренних напряжений значительно зависит от природы связей на границе стеклянное волокно - полимер и характера их распределения. Из данных о кинетике нарастания и релаксации внутренних напряжений при формировании покрытий на основе композиций из эпок-си- и олигоэфиракрилатов, армированных кордом из стеклянного волокна с другой природой поверхности, следует, что при использовании модификаторов, нарушающих специфическое взаимодействие полимера с поверхностью стеклянного волокна, внутренние напряжения понижаются в 2 раза. Характер зависимости внутренних напряжений от природы поверхности стеклянного волокна существенно изменяется при использовании того же связующего, но содержащего соединения с карбоксильными группами, способными химически взаимодействовать с винилтриэтоксисилановым модификатором поверхности стеклянного [c.176]

Согласно работе [55], образование извитка рассматривается как процесс, включающий три стадии возникновение в прямом волокне внутренних напряжений при приложении внешних напряжений изгиб волокна под действием этих напряжений до состояния, отвечающего равновесию сил в волокне постепенная релаксация остаточных напряжений во -времени с сохранением извитости волокна. Образование извитка авторы рассматривают подобно изгибу эластичного длинного стержня в результате лотери устойчивости под действием сжимающих внутренних или внешних напряжений о (г), эквивалентных осевому усилию Р, сжимающему стержень и лриводяш.ему к появлению изгибающего -момента М (рис. 4.39). [c.159]

При получении химических волокон различными методами процесс формования не заканчивается на стадии намотки свежесформованного волокна на приемное устройство. Так, например, при сухом методе формования последующие операции сводятся в основном к удалению остатков летучего растворителя . При формовании волокон из расплава кристаллизующихся полимеров (полиамиды, полиэфиры) выходящее из прядильной шахты волокно, как правило, еще не пригодно для дальнейшей переработки и должно быть подвергнуто ориентационному вытягиванию. При мокром формовании целлюлозных волокон кроме ориентационной вытяжки важной заключительной операцией является удаление воды (сушка) и достижение равновесной влажности. При мокром формовании полиакрилонитрильных волокон процесс последующего ориентационного вытягивания сочетается с процессом смыкания пор, образовавшихся при застудневании раствора (синеретическое отделение жидкости), что приводит к получению более плотного волокна. Для большинства волокон процессы после формования нити включают обычно также и релаксацию внутренних напряжений, возникших вследствие неравновесного протекания ориентационной вытяжки и явлений усадки из-за потери растворителя при сушке. Эти заключительные операции различаются в зависимости от конкретного метода формования волокон. При всей специфике отдельных операций и процессов имеются и такие, которые являются общими для всех видов волокон. К таким процессам относятся в первую очередь ориентация полимера в волокне и релаксация внутренних напряжений. [c.206]

Снижение времени релаксации и соответственно снятие внутренних напряжений можно осуществить двояко прогревом волокна до температур, близких к температуре вытяжки, с выдерживанием его в этих условиях или путем временной пластификации полимера, например смачн-вания в воде, с последующим удалением пластификатора. Применяются и комбинированные методы, т. е. сочетание нагревания и увлажнения. Методы обработки волокна после формования (или после сушки под натяжением, что также приводит к возникновению внутренних напряжени ) различны в зависимости от типа полимера, из которого изготовлено волокно. Наличие у каждого полимера своих областей температурных пере- [c.225]

Термическая обработка волокна [7,25]. Изделия из ПАН волокна при эксплуатации могут подвергаться различным температурным воздействиям. Необходимым условием при этом является сохранение первоначальных размеров изделия. Чтобы достичь необходимой формостойкости изделия, волокно обрабатывают при температуре, превышающей температуру эксплуатации на 10—15 °С. При этом происходит релаксация внутренних напряжений, оставшихся в волокне после предыдущих операций и особенно после сушки. Термообработку ПАН волокна в зависимости от его назначения проводят при различных напряжениях и деформациях. [c.105]

Однако по мере деформации полимера цепные молекулы выпрямляются и становятся тем самым более жесткими. Действительно, выпрямление связано с уменьшением числа конфигураций, которые может осуществить цепь. В пределе совершенно прямая цепь может существовать только в одной конфигурации и будет поэтому совершенно жестка. Следовательно, по мере течения полимера цепи его будут становиться жестче и вязкость будет расти даже у таких полимеров с гибкими цепями, как нолиизобутилеп [3]. В случае же полимеров с жесткими цепями, как, например, целлюлоза, эти эффекты долнчпы быть особенно велики вплоть до полной потери эластических свойств. В этом случае можно будет говорить о своеобразном переходе полимера в стеклообразное состояние из-за увеличения жесткости цени, вызванного внешними силами. Этот эффект может привести к тому, что после снятия напряжения ориентированное волокно почти не будет сокращаться, так как периоды релаксации чрезвычайно возрастут вследствие выпрямления и увеличения жесткости цепи. Этому будет соответствовать и энергетическая картина если пе в смысле существенного изменения внутренней энергии системы, то в смысле перераспределения связей относительно оси волокна, повышающего внутреннее сопротивление стремлению целлюлозных ценей или их участков вернуться в исходное равновесное состояние. [c.270]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология